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1、第一章 静电场第8节 带电粒子在电场中的运动带电粒子在静电场中受到静电力的作用会产生加速度，使其原有速度发生变化，在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来控制或改变带电粒子的运动。研究方法：我们知道，当物体所受的合力方向与速度方向的夹角为零时，物体做直线运动；当物体所受的合力方向与速度方向的夹角不为零时，物体做曲线运动。下面，我们来研究带电粒子在匀强电场中加速和偏转的规律。当速度方向和受力方向在同一直线上时，带电粒子将被加速或减速，当带电粒子的速度方向和受力方向垂直时，带电粒子将产生偏转。当带电粒子的重力很小时，忽略不计。一、带电粒子的加速如右图所示，平行金属板间的电压为U，一质量为m，电荷
2、量为q的正电荷，在静电力的作用下由静止开始从正极向负极运动，计算它到达负极板时的速度v 。1动力学角度d电荷到达负极板时的动能 由动能定理可得 解得2动力学角度静电力所做的功上式虽然是在匀强电场中推导出来的，但对非匀强电场也同样适用。例题1炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板之间加以电压U2500V（如右图所示），发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时的速度有多大？设电子刚刚离开金属丝时的速度为零。解：设电子的质量为m，电荷量为e，电子穿出时的速度为v，由动能定理可得整理得UE金属丝金属板二、带电粒子的偏转如下图，电子垂直射入匀强电场中，电子所受的静电力方向平行于电场
3、方向向上，电子将做类平抛运动。可用研究平抛运动的方法求粒子的偏转问题。v0例题2如右图，两个相同极板Y与Y的长度l=6.0cm，相距d=2cm，极板间的电压U=200V。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度v0=3.0107m/s。求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离 y 和偏转的角度。v0解：因在水平方向上作匀速运动，则通过极板所需的时间在竖直方向受电场力作用，作匀加速直线运动，其加速度为射出电场时，在垂直于板面方向偏移的距离由式联立可得代入数值可得y = 0.36cm侧向速度离开电场时的偏转角可由下式确定代入数值可得 =6.8三、示波管的工作原理有一种电子仪器叫示波器，
4、可以用来观察电信号随时间变化的情况。示波器的核心部件是示波管。1示波管原理图2示波管的组成：示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。电子枪的作用是产生高速电子束。3示波管的工作原理：从示波管的原理图上可看到，偏转电极YY和XX的作用都是使电子产生偏转。在偏转电极YY上加上待测信号电压，此电压使电子在竖直方向上产生偏转。在偏转电极XX上加上扫描电压，此电压使电子在水平方向上产生偏转。如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象了。练习如右图所示，是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压 U1 加速后以速度 v0 垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是 h 两板间的距离为 d ，电势差为 U2 ，板长为L为提高示波管的灵敏度（每单位电压引起的偏转量），可采用的方法是（）A增大两极板间电势差U2 B尽可能使板长 L 短一些C尽可能使板距 d 小一些D使加速电压 U1 升高一些C
